[发明专利]用于推力轴承的测力弹性体及推力轴承的测力装置

说明书

本发明提供一种用于推力轴承的测力弹性体及推力轴承的测力装置，所述测力弹性体的两个表面上各设置有多个凸台，在所述两个表面中的任一表面上，每三个相邻的所述凸台在所述测力弹性体上对应的圆心角相等，每三个相邻的所述凸台中的相邻两个凸台对应的圆心角不等，其中，一表面上对应较大圆心角的两个相邻凸台的圆弧中点位置与另一表面上对应较小圆心角的两个相邻凸台的圆弧中点位置相对应，在同一个表面上的凸台高度相等。

技术领域

本发明涉及航空发动机领域，尤其涉及一种用于推力轴承的测力弹性体及推力轴承的测力装置。

背景技术

推力轴承是航空发动机转子的基准，是限制发动机翻修寿命的关键零件，其可靠性至关重要，其轴向载荷过大和轻载打滑是引起轴承损坏的重要因素。因此，为保证推力轴承具有足够的寿命，从发动机研制到定型阶段，都有轴向力测试需求，通过测试及调整轴向力，使它在发动机所有工况下的载荷大小都在许用范围内且不改变方向。由于影响轴向力的因素很多，通常以实测为主。

目前比较精确的推力轴承轴向力测试方法是测力环测量方法，测力环是用于航空发动机推力轴承轴向力测试的一种环形力传感器，测力环装配结构如图1所示，测力环101安装在推力轴承102的静子端面，推力轴承102会受到沿着其轴线方向的由发动机气流作用产生的力103，进而将力103传递给测力环101，测力环101即发生形变，通过测量测力环101的变形情况，进而获得力103的大小。

目前航空发动机转子气体轴向力测试较多采用的是传统结构的测力环，请参看图2，图2示出了传统测力环的结构示意图，测力环20的表面21和表面22上分别设置有凸台201和凸台202，凸台201和凸台202在测力环表面均匀分布，即凸台201在表面21上的间距相等，凸台202在表面22上的间距相等。表面21上的凸台201和表面22上的凸台202相互均匀错开，即表面21上的凸台201在测力环上的位置正好与表面22上的相邻两个凸台202的中点在测力环上的位置相对应。

将测力环20装配在轴承的静子端面即可测试轴承的轴向力。

请参看图3，图3示出了传统测力环受力时的弯矩分布图，对于轴向力为P，凸台个数为n，两个相邻凸台之间距离为L的测力环，则距两个相邻凸台之中任一凸台距离为处的弯矩M的计算值为：

（1）

由式（1）可知，当时，即在两个凸台的中点，也即对应另一表面的凸台设置的位置处，弯矩最大，在此处粘贴应变计，测力环输出的灵敏度系数最大，轴向力测量敏感性最好。运用应变计来测试相应的应变，进而能得出相应的弯矩，根据式（1）即可得到轴向力P的大小。

但是传统测力环中，弯矩最大的位置为一个点，为实现大应变输出必须选用不易粘贴的小型应变计，同时，贴片位置稍有偏差都将导致测力环应变输出值偏差很大，从而降低了测力环的精度。

为了提高传统测力环的测量范围，主要采取的方式主要有：选用更高强度的材料和改变结构尺寸。改变结构尺寸的具体做法有：增加凸台个数、增加轴向和周向厚度等，增加轴向和周向厚度势必会增大成本。

目前航空发动机应用中较为常规的做法是增加凸台数量，而凸台数量的增加将导致应变计的位置更加受限，可操作性差，更容易出现局部应力梯度过大而导致应变输出值的不可控，并导致测量结果偏差大。

同时，传统的测力环在轴向力超限时，测力环发生塑性变形，卸载后不能重新恢复线性变形，测力环就永久失去了测试能力。

发明内容

本发明提供一种推力轴承的测力环，能够提供较宽的等弯矩区，为应变计的设置提供了极大便利，进而提高了测量准确性。